談化學新教材對高中學生科學思維的培養

　　摘 要： 現行高中化學新教材與老教材相比，從學生的認知規律出發，針對不同的教學內容，構建了更為有利于學生獲得科學思維的豐富體系，以培養和提高學生的科學素質。作者就化學新教材對高中學生科學思維的培養提出一些想法和建議。
　　關鍵詞： 化學新教材 高中學生 科學思維 培養
　　
　　一、遵循學生認知規律，設法引導形成基本的科學思維
　　從《化學新課程標準》看，新編高中化學教材是以適應素質教育為宗旨并按有利于學生身心健康發展和未來社會對人才的要求編寫而成的；從教材設置的內容及能力培養目標來看，充分考慮了學生的年齡特點和已有的認知結構。因此，在教學中，我們應遵循學生的認知發展規律，認真研究教材所蘊涵的能力要素，設法引導學生形成基本的科學思維方法。
　　例如，必修1中“金屬的化學性質”、“幾種重要的金屬化合物”兩節內容的編寫，新教材采用了舉例—分析—設疑—實驗—形成結論的引導思維模式，即通過分析材料和設疑，將一些現象和數據加以分析，提問：是否有一些規律性知識？并根據這些規律性的知識和物質的內在聯系等進一步對一些物質的性質做出推論和設疑，當這些推論和設疑經過實驗后，便可將部分上升為理論。這種訓練模式有助于培養學生的思維能力和自學能力，也為元素周期律和物質結構等知識的導出奠定了基礎。
　　再如，第四章“非金屬及其化合物”中的“硫和氮的氧化物”的編寫，文章先給出一張“空氣質量日報”表，從中我們發現了二氧化硫。接著設疑為什么它會出現在表中？引入硫——二氧化硫的實驗研究，同理研究氮的氧化物最終得到結論。這一模式充分體現了人的認知規律，有利于基本的科學思維的形成。
　　二、突出科學探究教學，激發學生自發產生科學的思維
　　這里的科學探究主要就指實驗，因為化學是一門以實驗為基礎的自然學科。與老教材相比，新教材更突出化學實驗在教學中的作用和地位，更關注學生在實驗中的參與性、研究性和創造性。新教材在繼承和保留舊教材部分演示實驗和學生實驗的同時，通過設置邊講邊實驗、科學探究和實踐活動等方式，激發學生對實驗的興趣并使其樂于思考以產生科學的思維。下面就其中兩個方面來談一談。
　　1.科學探究。
　　新教材針對化學概念抽象、難懂的特點，編寫時通過增加或改變實驗呈現方式的方法，引導學生通過動手實驗、觀察現象、分析變化等過程，親身體驗知識的發生、發展過程，從中學會發現問題、分析問題、解決問題的能力。例如，“離子反應”概念的導出，教材通過先探究兩個演示實驗，讓學生通過對實驗的觀察與思考，自己歸納出BaCl2溶液和CuSO4溶液之間進行的反應實質上就是Ba2+和SO2-4之間的反應。這種“學生由被動變主動”并“師生互動”使學生的思維活躍了起來。再如，《幾種重要的金屬化合物》中的有關焰色反應的介紹：先聯想生活中的事件然后演示實驗，邊講邊實驗，讓學生探討實驗的流程和思考這種性質的本質。以上科學探究方法正是新教材貫徹培養的科學思維思想之一。
　　2.優選實驗方案。
　　對化學實驗裝置或實驗方案加以改進、重組和優化，這使學生不同的思維過程產生碰撞，更好更快地使他們獲得科學的思維。從這一意義上講，新教材在許多內容的編寫上都作了很好的示范和探索。例如，必修1中的第一章《從實驗學化學》中，教材編寫了粗鹽提純的實驗，讓學生通過幾種不同的步驟除雜、過濾，并進行對比方案的優缺，使以往較為零碎的、孤立的操作得以重組和優化，有效地形成了關于實驗基本操作的正確思維過程。
　　因此，在教學中我們應認真研究教材，引導學生對有關實驗方案進行改進或優化，對裝置中的儀器、藥品進行變換或替代。例如，在必修2中學過原電池和化學反應速率后進行補充性實驗。如用Zn和H2SO4制備H2，如果要加快反應的速率，則可從以下幾方面考慮：（1）藥品替代：用粗Zn替代純Zn或用較濃H2SO4替代稀H2SO4；（2）改進反應條件：向反應液中加入少量CuSO4或對反應液稍加熱；（3）優化裝置：用啟普發生器或相應裝置代替簡易裝置。這種對實驗多角度、多層次的優化設計與改進，可以使學生在討論、比較改進方案的過程中不斷優化思維，形成和提升自我的思維能力。
　　三、注重社會實踐活動，升華科學思維
　　高中化學具有研究性，是以學生獨立活動為主的研究性學習行為。然而，由于受知識層次和認知水平的影響，學生的研究能力和研究方法必定會受到極大的限制，這就要求教師及時地給予指導，促使他們在活動中升華科學思維過程。
　　1.介紹實踐活動的基本步驟，讓學生獨自嘗試科學思維。
　　社會實踐活動課程其目的在于讓學生個體在研究問題的過程中，獨自思考解釋和解決問題。因此，向學生介紹選題和開展活動的步驟就顯得十分重要。不妨從以下幾方面展開：（1）為什么要進行該實踐活動？（2）研究什么樣的問題？（3）這個問題應該從何處著手分析？（4）解決這個問題有哪些基本方法？（5）這些方法哪一種（或是否還有其他方法）比較簡捷可行？（6）最后得到什么結論？它的意義及應用范圍和條件如何？（7）還有哪些問題有待于進一步研究？學生按照這條思路去開展活動，就有章可循，易激發對問題的探究欲望，也會在探究的過程中學會思維，促進對科學思維的掌握和運用。
　　2．創設研討氛圍，在交流中升華學生的科學思維誘發學生去創新。
　　“交流就是一種學習”。事實上，沒有“百家爭鳴”的局面，沒有不同意見的交流、切磋，就不可能產生多姿多彩的思想，也不可能使科學思維得到升華。
　　例如，在確定某個活動的研究課題時，可讓學生：（1）先根據自己的愛好、特長，擬訂個人的研究課題，就研究的目的與步驟、過程與方法、可能遇到的困難、需要獲得的幫助，提出初步方案；（2）組織學生分小組交流個人方案，并就每個方案的研究價值、研究時間、資料來源、實施難度等可行性問題開展討論，篩選出小組的研究課題；（3）組織全班交流，由每個小組推出一位代表向全班介紹該組課題的內容與實施的設想，讓全班同學評價該課題的可行性，教師及時地加以點評，引導全班學生修正和完善方案。通過這種多層次、多角度的討論與交流，可以有效地拓寬學生的思維視野同時誘發學生去創新。
　　四、發揮科學視野的價值，誘發學生樂于去思維的熱情
　　新教材采用科學視野的形式增加了如“未來金屬——鈦”、“用途廣泛稀土金屬”、“新型陶瓷”等有關科學視野內容。在教學中，適時適度地把這些內容融入課堂，可以使教學不局限于現有知識本身的靜態結果，還可以展望它的前景和未來，激發學生的求知欲和熱情，使學生樹立遠大的理想和目標并樂于掌握現在知識和運用知識去思考問題。這樣一來科學思維就有了原動力。
　　例如，在“硅酸鹽”的教學中，可讓學生先閱讀“硅酸鹽的豐富性和多樣性”后再教學，學生被硅酸鹽的豐富性和多樣性，以及多幅彩圖所吸引。這種讓學生產生驚嘆后學習，可以有效地讓學生產生求知欲，這樣他們會積極主動地投入學習和思考。思維有了動力，科學思維的產生就有了堅固的基石。
　　在知識更新非常快的現代社會，面對迅速膨脹的知識總量和日益加快的知識更新，我們的教育基點是什么？是授予學生直接獲得前人的科學知識重要還是讓他們獲得科學的思維方法去獲取知識重要？我們要抓住新課程改革的實施契機，從學生科學思維的訓練入手，為培養具有良好科學素質和創新能力的未來人才而努力。